设计计算过程： （一） 炉型选择 根据设计任务书给出的生产特点及炉型要求，本设计采用高温箱式炉。 （二）确定炉体结构和尺寸 1. 热处理炉生产率的确定 计算结论： 已知炉子的有效尺寸为φ400×500㎜，根据表5-1，同时考虑到任务书上的要求，炉子用于轴类工件热处理， 确定单位面积生产率p0=80~120kg/(m2?h) 最大纵剖面积F=0.4×0.5=0.2m2 则生产率p= p0×F=16~24 kg/ h 取p=30kg/ h 2. 炉衬材料及厚度的确定 生产率 p=20 kg/ h 根据设计任务书给出的炉型要求，炉膛有效尺寸：φ400×500㎜；大致确定炉衬材料及厚度如下： 炉墙结构： 115㎜QN-0.8轻质粘土砖+膨胀珍珠岩45mm <0.16g/cm3； 炉底结构：采用500mm QN-0.8轻质粘土砖。 炉盖结构： 300mm QN-0.4轻质粘土; 电热元件搁砖： 采用LZ-65高铝砖; 炉内套筒 ：采用LZ-65高铝砖材料制作成的套筒 （三）计算砌体表面积
砌体外廓尺寸按如下计算得： H实 = H效+（200～300）mm H效=500mm 即H实=700～800mm 取H实=700mm R实= R效+（200~300）mm =（400~500）mm 取R实=400mm F顶均==0.75㎡ R外= R实+115+75=590mm 灶膛外表面高度 F墙均=2.12㎡ H外 = H实+ S底=700+500=1200mm 3. 炉顶平均面积 F底均==0.75㎡ F顶内=л×=0.50㎡ F顶外=л×0.592=1.09㎡ F顶外F顶内?2 F顶均=F顶外*F顶内=0.5?1.09=0.74㎡ 4. 炉墙平均面积 F墙内=π×0.8×0.7=1.76㎡ F墙外=π×1.18×0.7=2.59㎡ F墙均=F墙内?F墙外2=2.175㎡
P安 =35.1kW 5. 炉底平均面积 -0.50.9F底内=л×0.42 =0.5㎡ F底外=л×0.592=1.09㎡ F底均=F底外?F底内=1.09*0.5=0.75㎡ （四）计算炉子功率 1. 根据经验公式法计算炉子功率 由课本公式5-14 P安=Cτ0.51.8F(t/1000)1.55 1.55 式中系数C=30[kW?h /(m?℃)]，空窟升温时间 Q件=14519.6kJ/h τ=1.5h，炉温t=700℃，炉膛内壁面积： F壁=2×π×0.4×0.7+2π×0.42=2.76m2 所以，P安=Cτ-0.50.9 =30×1.5-0.5×2.760.9×(700/1000)1.55 =35.1kW 2. 根据热平衡计算炉子功率 1) 加热工件所需的热量Q件 由于不知道加热钢件种类，由附表6得，工件在加热 时应取比热容较大的钢种类作为计算依据，以充分保证没 一类工件加热时受热充分。 故C件2=1.051kJ/(kg?℃)(低合金钢),C件1=0.486kJ/(kg?℃)。 那么，Q件 =p（C件2t2－C件1t0） =20×(1.051×700－0.486×20) =14519.6kJ/h 2) 通过炉衬的散热损失 F(t/1000)1.55 q墙=636.9W/m2
①计算炉墙的散热损失 根据公式有：Q散=q*F 对于炉墙散热，如图所示： 假定界面上温度分别为t2=530℃, t3=60℃, 耐火层S1的平均温度t1均 =700?530=615℃, 2530?60保温层S2的平均温度t2均==295℃； 2 t1墙=527.3℃ 那么，S1，S2层炉衬的热导率，由附表3得， λ1=0.294+0.212×10-3×615=0.424W/（m2?℃） λ2=0.04+0.22×10-3×295=0.105W/（m2?℃） t2墙=57.1℃ 且当炉壳温度为60℃，室温为20℃时，由附表2，可查 得α∑=12.17 W/（m2?℃）； 求热流量 q墙=tg-ta700?20= (s1/?1?s2/?2)?1/??0.115/0.424?0.075/0.105?1/12.17Q散墙=1385.26W =636.9W/m B、验算界面上的温度 t1墙=t1-q墙·s1/λ1=700-636.9×0.115/0.424=527.3℃ Δ=530-527.3×100%=0.5%<5%, 5302Q散底=355.5W Q散盖=260.9W 满足设计要求，不需要重新计算. C、验算炉壳温度 t2墙=t2- q墙·s2/λ2=527.3-636.9×0.075/0.1016=57.1℃ Δ=60?57.1×100%=4.8%<5%, 60Q散=7205.98kJ/h 满足设计要求，不需要重新计算
D、炉墙的散热损失 Q散墙= q*F=636.9×2.175=1385.26W ②计算炉底的散热损失 假定界面上温度分别为t2=60℃, 耐火层S1的平均温度t1均 =700?60=405℃, 2那么，S1层炉底的热导率，由附表3得， λ1=0.294+0.212×10-3×405=0.375W/（m2?℃） 且当炉壳温度为60℃，室温为20℃时，由附表2，可查得α∑=12.17 W/（m2?℃）； 求热流量 Q低=tg-ta700?20==480.4W/m2 s1/?1?1/??0.5/0.375?1/12.17 Q辐 =6356.3 kJ/h B、验算界面上的温度 t1底=t1-q底·s1/λ1=700-480.4×0.5/0.375=59.5℃ 60-59.5Δ=×100%=0.8%<5%, 60Q它=5616.4kJ/h 满足设计要求，不需要重新计算. D、炉底的散热损失 Q散墙= q*F=480.4×0.74=355.5W ③ 计算炉盖的散热损失 假定界面上温度分别为t2=50℃, 耐火层S1的平均温度t1均 =700?50=400℃, 2Q总=33698.28kJ/h 那么，S1层炉底的热导率，由附表3得， λ1=0.08+0.22×10-3×400=0.1625W/（m2?℃）